Газоотводная система — это система работы, используемая для обеспечения энергии для работы запертого затвора , самозарядного огнестрельного оружия . При работе с газом часть газа высокого давления из стреляемого патрона используется для питания механизма утилизации стреляной гильзы и вставки нового патрона в патронник . Энергия газа используется либо через порт в стволе , либо через ловушку на дуле . Этот газ высокого давления ударяется о поверхность, такую как головка поршня, для обеспечения движения для разблокировки действия , извлечения стреляной гильзы, выброса, взведения курка или ударника, досылания нового патрона и блокировки действия.
Первое упоминание об использовании газового поршня в однозарядной казнозарядной винтовке относится к 1856 году, его сделал немец Эдвард Линднер, который запатентовал свое изобретение в Соединенных Штатах и Великобритании. [1] В 1866 году англичанин Уильям Кертис подал первый патент на винтовку с газовым приводом, но впоследствии не смог развить эту идею дальше. [2] Между 1883 и 1885 годами Хайрам Максим подал несколько патентов на работу со свободным затвором, отдачей и пороховыми газами. В 1885 году, через год после первого патента Максима на работу со свободным затвором, британский изобретатель по имени Ричард Полсон, который годом ранее запатентовал винтовку и пистолет с прямым затвором, снова через год после первого патента Максима на работу со свободным затвором, запатентовал винтовку и пистолет с газовым приводом, которые, как он утверждал, могли использоваться со скользящими, вращающимися или падающими затворами. Он также запатентовал газоотводный револьвер в 1886 году. Полсон действительно построил модели своей винтовки и испытал их во Франции вскоре после подачи заявки на патент. [3] Более того, по словам А. В. Ф. Тайлерсона, историка огнестрельного оружия, его запатентованный револьвер, вероятно, был работоспособным. [4] В 1887 году американский изобретатель по имени Генри Питчер запатентовал газоотводную конверсионную систему, которую, как он утверждал, можно было применить к любой ручной магазинной винтовке. [5] В 1890 году он запатентовал и представил оригинальную газоотводную винтовку для тестирования правительством США, но она показала плохие результаты и в конечном итоге так и не была принята на вооружение, несмотря на то, что предлагалась на гражданском рынке. [6] В 1880-х годах газопоршневая винтовка и пистолет были разработаны французскими братьями Клер, которые получили французский патент и представили прототипы для тестирования французской армией в 1888 году, хотя истинная дата их изобретения неизвестна. Они также выпустили полуавтоматическое ружье в начале 1890-х годов. [7] [8] В 1889 году австро-венгерский генерал Адольф Одколек фон Уезд подал патент на первый успешный газоотводный пулемет. [9]
Большинство современных газовых систем используют какой-либо тип поршня. На поверхность поршня воздействуют газы сгорания из порта в стволе или ловушки на дуле. Ранние ружья, такие как прототип «хлопушки» Браунинга, винтовка Банга и винтовка Гаранда , использовали газ относительно низкого давления из дула или около него . Это, в сочетании с более крупными рабочими частями, уменьшало нагрузку на механизм. Чтобы упростить и облегчить огнестрельное оружие, необходимо было использовать газ из более близкого к камере места . Этот газ высокого давления имеет достаточную силу, чтобы уничтожить огнестрельное оружие, если он каким-то образом не регулируется. Большинство газовых огнестрельных оружий полагаются на настройку размера газового порта, массы рабочих частей и давления пружины для работы. Для регулирования энергии используются несколько других методов. Карабин M1 включает в себя очень короткий поршень, или «толкатель». Это движение строго ограничено выемкой плеча. Этот механизм по своей сути ограничивает количество газа, отбираемого из ствола . Винтовка M14 и пулемет M60 GPMG используют систему расширения и отсечки White, чтобы остановить (отсечь) поступление газа в цилиндр после того, как поршень прошел небольшое расстояние. [10] Однако большинство систем выпускают избыток газа в атмосферу через щели, отверстия или порты.
Система газоотводной ловушки включает в себя «улавливание» пороховых газов, когда они покидают дуло. Этот газ ударяется о поверхность, которая преобразует энергию в движение, которое, в свою очередь, циклически повторяет действие огнестрельного оружия. Поскольку результирующее движение направлено вперед к дулу оружия, необходима какая-то механическая система, чтобы преобразовать его в движение назад, необходимое для работы затвора. Это увеличивает сложность механизма и его вес, а размещение ловушки обычно приводит к более длинному оружию и позволяет грязи легко проникать в механизм. Несмотря на эти недостатки, они используют газ относительно низкого давления и не требуют отверстия в стволе, что делало их привлекательными в ранних конструкциях. Система больше не используется в современном оружии.
Хирам Максим запатентовал систему дульного среза в 1884 году, описанную в патенте США 319,596, хотя неизвестно, был ли когда-либо создан прототип этого огнестрельного оружия. Джон Браунинг использовал газ, удерживаемый в дуле, для управления «заслонкой» в самом раннем прототипе газового огнестрельного оружия, описанном в патенте США 471,782 , и использовал небольшое изменение этой конструкции на пулемете M1895 Colt–Browning «картофелекопатель». Винтовка Danish Bang использовала дульный срез, выдуваемый вперед дульным газом, для управления действием через передаточные стержни и рычаг. Другими винтовками с газовым срезом были ранние модели M1 Garand и немецкие Gewehr 41 (модели Walther и Mauser).
Американское и немецкое правительства требовали, чтобы их оружие работало без сверления отверстия в стволе. Оба правительства сначала приняли оружие, а затем отказались от этой концепции. Большинство ранних винтовок M1 Garand в США были модернизированы с использованием газовых поршней с длинным ходом, что сделало сохранившиеся винтовки с газовой ловушкой ценными на рынке коллекционеров.
В 1980-х годах советский конструктор Александр Адов из ЦКИБ СОО модифицировал концепцию с трубкой, отводящей газ от дула, на стандартную систему с длинным ходом поршня (см. ниже) с целью уменьшения влияния газового двигателя на ствол и повышения точности, но его снайперская винтовка не была принята на вооружение из-за распада Советского Союза . [11]
В системе с длинным ходом поршень механически закреплен на затворной группе и движется в течение всего рабочего цикла. Эта система используется в таком оружии, как ручной пулемет Bren , AK-47 , Tavor , FN Minimi , FN MAG , FN FNC и M1 Garand . Основное преимущество системы с длинным ходом заключается в том, что масса штока поршня добавляется к импульсу затворной рамы, обеспечивая более положительную экстракцию, выброс, досылание и запирание. Основным недостатком этой системы является нарушение точки прицеливания из-за нескольких факторов, таких как: центр масс , изменяющийся во время цикла действия, резкие остановки в начале и конце хода затворной рамы и использование ствола в качестве точки опоры для движения затвора назад. Кроме того, из-за большей массы движущихся частей для работы системы требуется больше газа, что, в свою очередь, требует более крупных рабочих частей.
В системе с коротким ходом или толкателем поршень движется отдельно от группы затвора. Он может напрямую толкать [12] детали группы затвора , как в карабине M1 , или работать через шатун или узел, как в Armalite AR-18 или SKS . В любом случае энергия передается коротким резким толчком, а затем движение газового поршня останавливается, позволяя узлу затворной рамы продолжать рабочий цикл за счет кинетической энергии . Это имеет преимущество в снижении общей массы откатывающихся частей по сравнению с поршнем с длинным ходом. Это, в свою очередь, обеспечивает лучший контроль над оружием из-за меньшей массы, которую необходимо остановить на обоих концах хода затворной рамы, и предотвращает попадание горячих газов сгорания во внутренние части и удаляет остатки пороха в ствольной коробке, что значительно повышает надежность, увеличивая срок службы деталей оружия за счет сокращения случаев неисправностей при длительных периодах чрезвычайно высокой скорострельности и подавленной стрельбы. Система короткого хода поршня доступна как на военных моделях HK416 ( LMT MARS ), так и на гражданских рынках в качестве альтернативы или модернизации семейства оружия AR-15 для устранения недостатков внутренней газопоршневой системы управления Stoner .
Это нечто среднее между короткоходным газовым поршнем и длинноходной газовой поршневой системой типа M1 Garand. По принципу действия она похожа на обычную короткоходную поршневую систему, поскольку она также использует открытый газовый поршень с полостью для удара в головке, которая опирается на газовый блок на стволе. Однако, как и длинноходная газовая поршневая система, используемая на M1 Garand, поршневой узел интегрирован с рабочим штоком и движется вместе с затворной группой.
Недостатком этой системы является то, что она имеет более тяжелую подвижную массу, чем современные газопоршневые системы с длинным ходом ствола, используемые в таких винтовках, как АК-47 , Tavor , FN FNC и т. д. Поэтому огнестрельное оружие, использующее эту систему, имеет более сильную ощущаемую отдачу, чем эквивалентные современные газопоршневые системы с длинным ходом ствола.
Затвор не блокируется , а отталкивается назад расширяющимися пороховыми газами, как и в других конструкциях с отдачей воздуха. Однако пороховые газы выбрасываются из ствола в цилиндр с поршнем, который задерживает открытие затвора. Используется в винтовке Volkssturmgewehr 1-5 , пистолетах Heckler & Koch P7 , Steyr GB и Walther CCP .
Чтобы избежать потребления большого количества относительно дорогих патронов, многие армии, включая армию Соединенных Штатов, обучали расчеты пулеметчиков с использованием менее дорогих подкалиберных боеприпасов в конце 19-го века и первой половине 20-го века. Для этого им нужен был дешевый патрон .22 LR для работы огнестрельного оружия, разработанного для использования патрона .30-06. Дэвид Маршалл Уильямс изобрел метод, который включал отдельную плавающую камеру , которая действовала как газовый поршень с пороховыми газами, ударяющимися непосредственно в переднюю часть плавающей камеры. [13] Комплект для переоборудования Colt Service Ace калибра .22 для пистолета M1911 калибра .45 также использовал систему Уильямса, которая позволяет использовать гораздо более тяжелый затвор, чем другие модификации, работающие на неусиленном механизме свободного затвора , и делает обучение с переделанным пистолетом реалистичным. Плавающая камера обеспечивает дополнительную силу для работы более тяжелого затвора, обеспечивая ощущаемый уровень отдачи, аналогичный уровню отдачи патрона полной мощности. [14]
Метод прямого удара (DI) отводит газ от части ствола через трубку к рабочим частям винтовки, где он напрямую ударяет по затворной раме. Это приводит к более простому и легкому механизму. Огнестрельное оружие, использующее эту систему, включает французский MAS-40 1940 года, шведский Ag m/42 1942 года. Газовая система Стоунера американских винтовок M16 , M4 и AR-15 использует модифицированную версию этой, где газовая трубка подает газ в затворную раму для удара по затвору, который действует как поршень для цикла винтовки. Одним из главных преимуществ является то, что движущиеся части расположены на одной линии с осью канала ствола, что означает, что прицельная картинка не так сильно нарушается. Это дает особое преимущество для полностью автоматических механизмов. Недостатком является то, что высокотемпературный пороховой газ (и сопутствующее загрязнение) выдувается непосредственно в детали действия. [15] Прямое воздействие увеличивает количество тепла, которое откладывается в ствольной коробке во время стрельбы, что может сгореть и покрыть смазку. Затвор, экстрактор, эжектор, штифты и пружины также нагреваются тем же высокотемпературным газом. Эти комбинированные факторы сокращают срок службы этих деталей, надежность и среднее время между отказами . [16]
Выхлопным газам нашли еще несколько применений, помимо использования в велосипедном спорте: